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Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes

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Präsentation von Markus Haller, IEWT 2019, 14. Februar 2019, Wien

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Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes

  1. 1. www.oeko.de Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes Markus Haller IEWT 2019 Wien, 13.-15. Februar 2019
  2. 2. 2 www.oeko.de Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 Übersicht 1. Motivation 2. Methodik • Modell • Rahmendaten 3. Ergebnisse 4. Schlussfolgerungen
  3. 3. 3 www.oeko.de Motivation: Wohin mit der knappen Biomasse? Vielfältige Einsatzmöglichkeiten • Wärme • Strom • Verkehr • Stoffliche Nutzung Begrenztes Potenzial • Nutzbare Flächen • Nachhaltigkeit Sektorübergreifende Strategie für optimalen Biomasse-Einsatz ● Fokus: Wärme- und Stromsektor ● Randbedingung: ambitionierter Klimaschutz Fragestellungen: ● Kraft-Wärme-Kopplung oder reine Wärmeerzeugung? ● Welchen Einfluss haben Sanierungsraten im Wärmesektor? ● Intersektorale CO2-Allokation? Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019
  4. 4. 4 www.oeko.de Modellierung Stromsektor: PowerFlex ● Fundamentalmodell des deutschen Stromsektors ● Berechnet kostenoptimalen Einsatz von ‒ thermischen Kraftwerken, ‒ fluktuierenden Erneuerbaren Energien, ‒ Speicher und Flexibilitätsoptionen ● Lineare Optimierung in stündlicher Auflösung ● Keine Investitionsentscheidungen Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 Wärmesektor: Building-STar ● Stock Exchange Modell des deutschen Gebäudesektors ● Agentenbasierte Modellierung (Kohorten à 50 Gebäude als Agent) ● Auswahl von Heizanlagentypen und Dämm-Optionen bei Neubau / Sanierung auf Grund von Entscheidungs- wahrscheinlichkeiten ● Berechnet Wärmenachfrage und Wärmeversorgungsmix
  5. 5. 5 www.oeko.de Modellkopplung 2. Stromsektor: PowerFlex Einsatzplanung für Kraftwerksbestand 1. Wärmesektor: Building-Star Entwicklung des Gebäudebestands Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 • CO2-Emissionen und Biomassenachfrage im Gebäudebestand • Wärmenachfrage von Gebäuden, in denen Heizanlagen auszutauschen sind • Ökonomisch optimierter Wärmeerzeugungsmix für Gebäude mit ausgetauschter Heizanlage • Sektorübergreifendes CO2-Budget • Sektorübergreifendes Biomasse-Potenzial 3. Wärmesektor: Building-Star Anpassung des Gebäudebestands
  6. 6. 6 www.oeko.de Mögliche Interaktionen zwischen Strom- und Wärmesektor Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 Biogas-BHKW Biomethan-Heizkessel Wärmepumpe Heizstab Strom Wärme (Gasförmige Biomasse) Hackschnitzel-HKW Holzheizung (Feste Biomasse) Umwelt- wärme
  7. 7. 7 www.oeko.de Szenarien Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 Szenario CO2- Minderungsziel Biomasse- Potenzial Wärmenachfrage Referenz -80% bis 2050 (ggü.1990) Hoch Hoch Verstärkte Gebäudedämmung -80% bis 2050 (ggü.1990) Hoch Niedrig Naturschutz -95% bis 2050 (ggü.1990) Niedrig Niedrig
  8. 8. 8 www.oeko.de Verfügbare Biomassepotenzial (für Strom- und Wärmesektor) Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 0 200 400 600 800 1.000 1.200 2010 2020 2030 2040 2050 Biomasse-Potenzial(PJ/a) gesamt (Referenz) fest (Referenz) gasförmig (Referenz) gesamt (Naturschutz) fest (Naturschutz) gasförmig (Naturschutz) Referenz: • Erschließungsgrad steigt • Verbrauch im Verkehrssektor steigt Naturschutz: • Keine Anbaubiomasse • Noch höherer Verbrauch im Verkehrssektor
  9. 9. 9 www.oeko.de Ergebnisse: Erzeugungsmix Wärme Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 • Nachfrage sinkt • Fossile werden ersetzt durch Power-to-Heat, Solarthermie und Biomasse • Einsatz Biomasse steigt an • Nutzung vorwiegend in schlecht gedämmten Gebäuden (z.B. Denkmalschutz, Klinkerfassaden)
  10. 10. 10 www.oeko.de Ergebnisse: Erzeugungsmix Wärme Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 • Nachfrage sinkt weiter • Mittelfristig: Wechsel zu (teurer) gasförmiger Biomasse • Langfristig: fast völligem Ausstieg aus Biomassenutzung im Wärmesektor
  11. 11. 11 www.oeko.de Ergebnisse: Erzeugungsmix Strom Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 • Verdrängung von konventioneller Erzeugung durch Erneuerbare • Nachfrage steigt (Effizienz wird durch neue Verbraucher überkompensiert) • Anteil Biomasse auf niedrigem Niveau konstant
  12. 12. 12 www.oeko.de Ergebnisse: Erzeugungsmix Strom Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 • Nachfrage steigt weiter • Anteil Biomasse bleibt unverändert • Biomasseanlagen werden in niedriger Auslastung flexibel betrieben
  13. 13. 13 www.oeko.de Ergebnisse: Sektorale Aufteilung des CO2-Budgets Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2010 2020 2030 2040 2050 MiotCO2/Jahr gesamt Wärme Strom Wärme (verstärkte Gebäudedämmung) Strom (verstärkte Gebäudedämmung) Referenz: • Anteil des Wärmesektors am CO2-Budget steigt Verstärkte Wärmedämmung: • Emissionsminderungen im Wärmesektor werden durch Mehremissionen im Stromsektor kompensiert
  14. 14. 14 www.oeko.de Schlussfolgerungen ● Feste Biomasse im Wärmesektor weiterhin wichtig, vor allem als Übergangstechnologie für schlecht gedämmte und unzureichend energetisch sanierbare Gebäude. ● Bei stark eingeschränktem Biomassepotenzial (Nachhaltigkeitsanforderungen, zunehmender Verbrauch im Verkehrssektor) wird die verbleibende Biomasse eher im Stromsektor genutzt (Flexibilitätsbedarf bei hohen EE-Anteilen) ● Im Wärmesektor sind Energetische Sanierung und Effizienz sind die wichtigsten Vermeidungsoptionen! ● Ohne entsprechende Maßnahmen führt eine Minderung der Emissionen im Wärmesektor zu entsprechenden Mehremissionen im Stromsektor. Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmesektor bis 2050 Markus Haller | IEWT 2019 │ Wien, 14.02.2019 Mehr Informationen im Projekt-Endbericht: ● Koch, Matthias; Hennenberg, Klaus; Hünecke, Katja; Haller, Markus; Hesse, Tilman (2018): Rolle der Bioenergie im Strom- und Wärmemarkt bis 2050 unter Einbeziehung des zukünftigen Gebäudebestandes. Öko-Institut e.V. Freiburg, Darmstadt (Link)
  15. 15. www.oeko.de Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Markus Haller Senior Researcher Öko-Institut e.V. Geschäftsstelle Freiburg Postfach 17 71 79017 Freiburg Telefon: +49 761 45295-293 E-Mail: m.haller@oeko.de

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